Сколько теплоты высвободится при проведении n=3,4*[tex]10^{13}[/tex] термоядерных реакций ₁²h + ₁²h = ₂³he + ₀¹n

Термоядерная реакция — это ядерная реакция, в которой два ядерных частицы сливаются вместе, образуя новое ядро. При этом энергия высвобождается в форме теплоты.

Для решения данной задачи, нам необходимо узнать количество теплоты, которое высвободится при проведении n термоядерных реакций.

Для каждой термоядерной реакции, происходит слияние двух атомов дейтерия (₁²H) в одно ядро гелия-3 (₂³He) и один нейтрон (₀¹n). При этом происходит изменение массы и высвобождение энергии.

Масса атома дейтерия равна 2,01410 а.е.м.
Масса атома гелия-3 равна 3,01605 а.е.м.

Изменение массы при каждой реакции:
Δm = (масса гелия-3 + масса нейтрона) — (2 * масса дейтерия)

Δm = (3,01605 + 1,00866) — (2 * 2,01410) = 4,03127 — 4,02820 = 0,00307 а.е.м.

Теплота, высвобождаемая при каждой реакции связана с изменением массы через энергетический эквивалент массы:

Q = Δm * c²

Где Q — высвобождаемая теплота, Δm — изменение массы, c — скорость света.

Подставим значения:

Q = 0,00307 * (3 * 10^8)² ≈ 2,76363 * 10^14 Дж

Теплота, высвобождаемая при проведении n термоядерных реакций:

Q_общ = n * Q

Подставим значения:

Q_общ = 3,4 * 10^13 * 2,76363 * 10^14 ≈ 9,38359 * 10^27 Дж

Таким образом, при проведении 3,4 * 10^13 термоядерных реакций высвободится примерно 9,38359 * 10^27 Дж теплоты.

Совет: Для лучшего понимания данной задачи, рекомендуется изучить термоядерные реакции и их энергетический эквивалент массы.

Упражнение: Сколько теплоты высвободится при проведении 4 * 10^14 термоядерных реакций ₁²H + ₁²H ⟶ ₃²He + ₀¹n? (Учитывая массы атомов и значение элементарного заряда e)